WiFi密集用户场景下接入控制方法研究

摘要

WiFi网络由于具有低成本、高速率、可移动性、易安装、易维护等方面的优势，使其得到了广泛应用，成为人们接入移动互联网的主要方式。因此，WiFi网络的覆盖范围不断扩大，用户数量急剧增长。WiFi在空口上采用的是CSMA/CA竞争机制，只支持单用户传输，即同一时刻只允许一个站点接入信道进行通信。在密集用户场景下，由于存在激烈的信道竞争，会出现用户接入困难、站点发送数据频繁冲突的现象，WiFi的系统性能随之严重降低。
　　本论文主要针对单个接入点中，终端设备高度密集的场景，首先详细分析了WiFi网络在密集场景下出现用户接入困难、吞吐量下降等问题的原因，指出现有的DCF(Distributed Coordination Function)二进制指数退避算法的不足之处，并在此基础之上研究了解决该问题的两种方法:
　　1、基于现有的802.11协议，对DCF二进制指数退避算法进行改进。基于信道占空比的改进退避算法根据信道占空比这一参数，估计信道拥塞状况，然后自适应更新竞争窗口大小。二阶退避方法通过引入两轮竞争机制，通过控制直接参与信道竞争的节点规模，使信道竞争有序化，达到减小节点碰撞概率的目的。
　　2、采用MU-MIMO技术，研究了一种同时支持上行链路和下行链路多用户传输的MAC层接入方案—UDL-MU-MIMO接入方案。该方案充分利用空间复用增益，能够实现在上行和下行链路均支持多用户同时传输。本文详细描述了多用户接入的过程，以及MAC层控制帧的改进，并且进行了理论分析和验证。结果表明，该方案能有效提升系统的传输效率，适合于超密集用户场景下的传输。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景和意义

1．2 国内外研究现状

1．3 论文主要内容和结构安排

第2章 WiFi密集用户场景性能问题分析

2．1 IEEE802．11协议概述

2．2 MAC层接入机制

2．2．1 DCF基本接入模式

2．2．2 RTS／CTS接入模式

2．3 现有802．11协议应用于密集场景下问题分析

2．3．1 WiFi密集场景

2．3．2 WiFi密集场景下系统性能

2．3．3 WiFi密集场景下性能下降原因分析

2．4 本章小结

第3章 适用于密集场景下的DCF改进退避算法

3．1 基于信道占空比的CW动态调整退避算法

3．1．1 基于信道占空比的CW动态调整退避算法描述

3．1．2 仿真结果及分析

3．2 二阶退避方案

3．2．1 二阶退避方案描述

3．2．2 仿真结果及分析

3．3 本章小结

第4章 密集用户场景下的多用户接入方案

4．1 多用户接入

4．2 UDL-MU-MIMO接入方案设计

4．2．1 上行链路多用户传输

4．2．2 下行链路多用户传输

4．2．3 MAC层控制帧改进

4．3 理论分析

4．3．1 数据包发送概率

4．3．2 吞吐量

4．3．3 接入时延

4．4 性能分析

4．5 仿真结果及分析

4．6 本章小结

结论

致谢

参考文献

攻读硕士期间发表的论文及科研成果